意法半导体全局快门图像传感器适用于车内监控
发布时间：2022-4-6 14:32
发布者：eechina
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安全行车至关重要。很大比例的交通事故是由疲劳驾驶或驾驶员注意力分散所导致。因此，越来越多的车辆开始配备驾驶员监控系统（Driver Monitor System, DMS），时刻监视司机是否打瞌睡或者分神做其他事情。 意法半导体（STMicroelectronics,简称ST）亚太区影像事业部技术市场经理林国志先生介绍说，DMS本质上是一种计算机视觉系统。他说，计算机视觉是人工智能领域的一个分支，能够让计算系统从数字图像、视频和其他视觉数据中提取有意义的信息，并根据这些信息采取行动或提出建议。 DMS的一个关键部件是摄像头，图像传感器又是摄像头中最重要的半导体器件。DMS需要一种特殊的图像传感器：全局快门图像传感器。这种传感器的最大特点是能够一次拍摄整幅图像，而且拍摄时间非常短，成像准确不失真，所以最适合实现计算机视觉。相比之下，传统的卷帘快门则是逐行拍摄。如果被摄对象快速移动，那么它得到的图像就会产生扭曲，所以不适合用于计算机视觉。 全局快门图像传感器的另一优势是低功耗，非常适合DMS这样的常开(Always-on)系统。而卷帘快门图像传感器则功耗高，更适合用于相机这类的高分辨率但短暂拍摄的设备。 由于夜间行车同样重要，所以DMS采用近红外（NIR）光线拍照，这样夜间补光时不会干扰司机驾驶。对于DMS来说，NIR单色拍照足以应付对司机脸部表情和肢体动作的监控分析。DMS的作用包括注意力/分心/嗜睡监测、健康状况/心率/呼吸监测、视线监测、头向监测、人脸识别（防盗）、双手位置监测、录音（法律要求）和ADAS交互管理等。 除了驾驶员监控系统DMS，汽车内监控还包括客舱监控系统，称作CMS（in-Cabin Monitoring System）或OMS（Occupant Monitoring System）。意法半导体亚太区影像事业部技术市场高级经理张程怡先生介绍说，该系统的趋势是采用RGB彩色拍照，因为系统需要判断除了驾驶者以外，车上还有何人何物，甚至乘客有视频会议需求，因此需要RGB模式拍照。OMS的作用包括乘客存在检测/车内物体分类、乘客/儿童安全监控、 气囊乘客适配、乘客识别、事故记录、闯入者侦测记录和检测是否有儿童遗忘在车内。 为应对上述需求，ST开发了一种OMS + DMS二合一系统，通过一个RGB-NIR图像传感器来监控驾驶员(近红外)和乘客(彩色)行为，即仅需单个摄像头就可以同时支持RGB和NIR。 
目前，ST的汽车全局快门传感器已经发展到了第二代。第一代产品的特色包括：高MTF (对比度)实现了最准确的视线检测，RGB & NIR数据管理功能实现了RGB和IR数据分流，高动态范围 (HDR) 保证了最高画质。在此基础上，第二代产品又具备三大特点：首先是NIR的高灵敏度，这意味着无需强劲的LED光源，从而降低功耗；其次是传感器面积更小，这意味着摄像头模组也可以做得更小；再就是内置处理，即传感器带有智能自动曝光算法，所有处理运算过程自动完成，无需人工操作。 第二代产品的小尺寸特性是通过3D堆叠工艺实现的。张程怡先生介绍说，通过上下堆叠，器件整体尺寸变小了，但是它的像素跟性能却提高了。ST最新的全局快门图像传感器在 940nm 处具有最高的量子效率，拍摄性能稳健。正方形传感器分辨率与镜头匹配最佳，适合旋转拍摄使用场景。拍摄时间很短，降低了系统功耗。 
ST汽车全局快门传感器产品主要功能特性包括：复合AEC-Q100 2级汽车认证，采用GS-HDR 高动态范围技术，支持单色和彩色（RGB/RGB-NIR）成像，具有灵活的频闪照明控制，近红外传感器灵敏度高，在近红外频谱内MTF性能出色。 以上我们介绍了ST公司用于车内监控的全局快门图像传感器。全局快门图像传感器可广泛应用于各种计算机视觉系统，如深度感应（主动双目摄像头和结构光摄像头）、生物识别（面部识别、二维人脸识别、人存在检测、手势检测、掌纹识别、虹膜识别、驾驶与车舱监视）、AR/VR/MR（眼球追、6DoF & *SLAM 6个自由度追踪与同步定位与地图构建、手势/手部追踪 、面部/情绪跟踪）、机器人和工业控制（无人机、*SLAM 、场景分析、物体检测、工业4.0、条码）等等。大量新兴应用，尤其是人工智能和元宇宙，需要全局快门图像传感器支持的计算机视觉技术。 ST全局快门传感器具有意法半导体专有的像素技术、更高的方形分辨率和多种嵌入式计算机视觉功能，完全满足计算机视觉应用要求。在出货、质量和服务方面，意法半导体全局快门传感器都排名市场前列。用户可选用ST 全局快门图像传感器裸片、第三方封装的传感器或者第三方组装的摄像头模组（包括PCB、图像传感器、镜头和接口）。 |
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